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乳热稳定性是指乳蛋白能够抵抗高温热处理而没有形成可见凝固和凝胶的能力。酪蛋白胶束是稳定的含水聚合胶体,热凝固本质是变性乳清蛋白与酪蛋白胶束作用,改变了酪蛋白胶束表面电荷和胶束结构,发生了胶束热凝聚/热解聚,形成了可见的蛋白凝沉物(凝固)。在乳体系中,乳清蛋白的热稳定性/热变性程度是衡量乳热稳定性的关键因素,也是评价乳热加工特性的重要指标。本文基于牦牛α-乳白蛋白(α-La)和β-乳球蛋白(β-Lg)结构和性质,系统地研究了牦牛α-La和β-Lg热特性和热变性机制,α-La和β-Lg热凝聚作用,酪蛋白胶束解聚/凝聚对乳热稳定性作用,为牦牛乳热加工提供理论基础。基于HPLC-MS-MS和生物信息学手段,分析了牦牛α-La和β-Lg的结构和生物学功能。牦牛乳蛋白含量、酪蛋白与乳清蛋白比例、β-Lg含量高于牛乳。牦牛α-La为B型结构,α-La由123个氨基酸组成,在氨基酸序列第79-89区域内有一个钙结合位点,分子中有4个二硫键;牦牛β-Lg有β-Lg A/B和β-Lg E3种遗传变异体,β-Lg由162个氨基酸组成,分子中有两个二硫键和一个游离巯基;α-La和β-Lg二级结构中均含有α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲,三级结构是球型结构;α-La和β-Lg均为亲水性蛋白。采用DSC方法研究了单体牦牛α-La和β-Lg在不同环境因素下的热特性,并探讨了α-La和β-Lg热变性机制。在乳的自然p H下,α-La和β-Lg变性温度分别为52.1°C和81.4°C,β-Lg变性温度与其浓度呈负相关;在p H4~10范围内,α-La具有较好的稳定性,β-Lg在酸性p H(4~7)的变性温度高于碱性p H(7~10);低浓度Na+能使部分α-La发生了不可逆热变性,Na+通过抑制β-Lg去折叠作用而提高β-Lg热稳定性;Ca2+能够提高α-La和β-Lg热稳定性;葡萄糖、蔗糖、乳糖可使β-Lg热变性温度提高4.5~6.3°C,糖对β-Lg稳定作用与糖浓度呈正相关。研究证明,α-La热变性是由于加热使分子内结合Ca2+解离,失去Ca2+的α-La热稳定性降低,β-Lg热变性是通过分子内和分子间巯基-二硫键相互作用、巯基氧化作用和肽链内氢键三种力共同作用的结果。采用体积排阻色谱和透射电镜研究了在不同p H、热处理强度、Ca2+、磷酸盐、乳糖体系中混合α-La和β-Lg的热凝聚作用;α-La和β-Lg在80°C时开始发生了热凝聚,热凝聚作用与热处理强度呈正相关;β-Lg凝聚首先形成了低聚体(二聚体、四聚体和八聚体),然后形成了可溶性凝聚物,进一步加热就形成了大分子不溶性凝聚物;在高温和低p H(<6.0)下,α-La和β-Lg热凝聚程度较大;在碱性p H(>7.0)下,α-La和β-Lg热凝聚程度降低;高浓度Ca2+(>50mmol/L)和长时间(>20 min)热处理,α-La和β-Lg凝聚程度增加甚至形成凝胶;适当浓度的磷酸盐(30~60 mmol/L)和乳糖(4.0%~6.0%)可以显著地降低α-La和β-Lg热凝聚作用和提高其热稳定性。采用高效液相色谱法研究了酪蛋白胶束解聚/凝聚作用与乳热稳定性的关系。加热温度超过85 oC,乳清蛋白-酪蛋白胶束热凝聚作用及酪蛋白胶束的解聚作用同时发生,κ-CN从胶束表面解聚量与热处理强度呈正相关,在低于100°C,乳清蛋白凝聚和κ-CN解聚两者综合作用保持了酪蛋白胶束完整性,乳蛋白体系处于相对稳定状态;p H<6.7,变性乳清蛋白与酪蛋白胶束表面κ-CN形成乳清蛋白/κ-CN复合物的凝聚作用为主,p H>6.7,乳清蛋白/κ-CN复合物和κ-CN从酪蛋白胶束上解聚作用为主;酪蛋白胶束粒径与乳清蛋白-酪蛋白胶束结合量及乳浊度之间呈显著的正相关;酪蛋白胶束的凝聚和解聚作用,改变了胶束表面和内部结构性质,降低了酪蛋白胶束稳定性。